电泳氧气针孔产生原因及治理_杨学岩

1、电泳氧气针孔产生原因及治理杨学岩,赵亮伟(一汽轿车股份有限公司,长春130012摘要:介绍了氧气针孔常发部位、表像及危害,分析了阴极电泳涂装过程氧气针孔产生的原因,提出了解决此类针孔问题的方法及预防措施。关键词:阴极电泳;氧气针孔;车身间距中图分类号:TQ639.8文献标志码:B文章编号:1007-9548(201605-0040-04Causes and Treatment of Oxygen Pinhole in ElectrophoresisYANG Xue-yan,ZHAO Liang-wei(FAW Car Co.,Ltd.,Changchun 130012,ChinaAbstrac

2、t:The location,appearance and the harm of the oxygen pinhole were introduced.The causes ofoxygen pinhole in cathodic electrophoretic coating process were analyzed,and the methods and preventive measures were put forward to solve the problem.Key words:cathodic electrophoretic coating;oxygen pinhole;b

3、ody distance收稿日期:2015-12-30作者简介:杨学岩(1962,女,研究员级高级工程师,一汽集团高级专家,从事涂装行业30多年,参与并主持了多个工厂建设、新产品项目的涂装材料生产准备工作,在涂装材料管理、生产准备、工艺管理、项目管理等领域积累了丰富的工作经验。E-mail:yangxueyan 。在电泳涂装过程中,氧气针孔的产生严重影响生产节拍及电泳防腐性能。本文主要总结氧气针孔常发部位,分析其产生的原因,并提出针对此类针孔的治理及预防措施。1电泳针孔分类在电泳涂装过程中,由于电解气泡或再溶解等产生的、在烘干后的漆膜上形成孔径在1mm以下的针状小孔称为电泳针孔。1.1电泳针孔

4、分类电泳针孔根据产生机理不同,有氧气针孔、氢气针孔、再溶解针孔等。1.2电泳针孔的区别常见电泳针孔的区别见表1所列。氧气针孔是由于电解异常造成电泳湿膜中产生氧气气泡,烘干后形成的。氢气针孔是由于电压、电导率等过高或其他因素导致反应速度过快,电解产生的氢气气泡存留在湿膜中,烘干后形成的。再溶解针孔是由于电泳湿膜断电后,因输送链停台等原因继续浸泡在电泳槽液或超滤液中,造成湿膜表面被再溶解而产生的。其中氧气针孔区别于其他针孔的显著特征是孔深膜厚值较高。表1常见电泳针孔的区别针孔类型氧气针孔氢气针孔再溶解针孔产生要因电解的氧气气泡烘干后产生高电压等导致的反应速度过快造成的氢气气泡烘干后产生湿膜在槽液中

5、部分再溶解孔深膜厚/%>905080<40注:再溶解针孔孔深膜厚值与溶解时间长短有关,表中以10min 溶解为例。2氧气针孔常发部位、表像及危害氧气针孔一般发生在车身局部区域,因针孔较深且分布密集,打磨后电泳涂层变薄甚至露底,严重影响车身防腐性能,同时造成人工成本及磨料成本增加。2.1氧气针孔常发部位氧气针孔一般发生在车身行李箱盖外表面立面、车门及车身导电性不良部件等部位,其中最常发生的部位是行李箱盖。例如,某电泳生产线为摆杆链输送系统,多车型共线连续生产时,当前一台车尾部距离后一台车前端较近时,前一台车行李箱盖容易发生氧气针孔。2.2氧气针孔形貌氧气针孔一般分布均匀密集,孔径为0

6、.31.0mm,孔边缘处基本无漆膜堆积(见图1。根据产生氧气针孔时工艺条件不同,孔宽一般在0.30.6mm 。孔较深,严重者深达基材(见图2。图2是对某生产线出现的氧气针孔进行3次元R a分析,孔深膜厚值达96%。 图1车身针孔 图2针孔3次元R a2.3氧气针孔的危害氧气针孔由于孔较深且分布密集,需要整片区域打磨,对成本、质量、环境都将产生严重影响。1质量:打磨后电泳涂层变薄,防腐性能下降,同时,造成面漆光泽度降低。2成本:打磨造成磨料及人工成本增加,严重时影响节拍,造成停台,影响产能。3环境:打磨过程产生的灰尘在涂装车间造成二次污染,影响整个涂装车间环境质量。3导致氧气针孔的主要原因及机理

7、氧气针孔主要出现在采用非带电出槽形式的电泳线。生产线规划阶段,如果车间距规划过近,更容易产生氧气针孔。3.1氧气针孔产生原因分析3.1.1电泳过程及氧气针孔产生随着电泳过程的继续,涂膜阻抗增加,需要增加电压才能增加膜厚,因此采用逐渐增加涂装电压的方式。电泳过程电压变化见图3,以三段电压为例,介绍车身电泳过程的5个阶段。阶段1:车身逐渐浸入电泳槽,直至整个车身进入电泳槽,车身不带电;阶段2:车身全部浸没入电泳槽后,整流器1开始工作,经过软起动后达到一段电压设定值(270V ;阶段3:当车身进入2段区域后,整流器2开始启动,电压值为300V;阶段4:当车身继续前进,进入3段区域后,整流器3开始启动

8、,设定电压值为340V;阶段5:达到电泳时间后,整流器3电压降至0,车身此时断电,车身出电泳槽。其中,阶段5由于车身非带电出槽,最容易受到电位干涉,是氧气针孔最容易发生的阶段。图3电泳过程电压变化3.1.2氧气针孔产生原因在正常车身电泳过程中,车身作为阴极,只能产生氢气,不可能产生氧气。只有发生电位干涉,导致车身作阳极,才能产生氧气,烘干后留下氧气气泡。阳极干涉主要发生在非带电出槽生产线(图4的出槽阶段。当车发动机盖出槽时,整流器3闭合,车身不再通电,表面电位为0。在车身逐渐出槽时,如果有下一台车B 进入三段电压区域,整流器3启动,B车带电工作。如果B车离A 车距离太近,就容易对A车产生干涉,

9、使A车产生氧气 针孔。图4非带电出槽电泳生产线为了验证氧气针孔是否是由电位干涉产生的,分别对有氧气针孔的车型和没有氧气针孔的同一车型行李箱盖部位进行表面电位测定。1A1车型后紧跟B1车型:A1车行李箱盖外表面有针孔;2A2车型后空一个车位:A2车行李箱盖外表面无针孔(见图5。图5有无后车干涉时针孔状态由图5和图6表面电位测定结果说明:1当车型A后不跟其他车型时,A车行李箱盖不产生针孔,同时电泳断电后无负电位产生。2当车型A后紧跟车型B时,A车行李箱盖产生针孔,同时断电至完全出槽阶段行李箱盖表面产生负电位,说明断电后行李箱盖部位受到了电位干涉。因此,车身采用非带电出槽形式,出槽过程受到电位干涉,

10、车身产生负电位,发生阳极电解,是产生氧气针孔产生的原因。3.2氧气针孔反应机理图7所示B、C车为正常电泳过程,车身为阴极,发生反应(2,同时涂料粒子向车身沉积,涂膜变厚。阳极:2H2O4H+O2+4e-(1阴极(被涂物:2H2O+2e-H2+2OH-(2图6有无针孔时行李箱盖表面电位A车出槽时车身已经断电,行李箱盖仍在槽液中时,下一台车B车正带电工作,A车尾部距离后车前端较近,受后车带电影响,A车行李箱盖部位相对B车为阳极,发生阳极反应,产生氧气气泡,存留在已经形成的电泳湿膜。图7车身针孔产生示意存留在湿膜中的氧气气泡在烘干过程中,由电泳湿膜内部向外溢出,烘干后产生见图8所示。图8漆膜烘干过程

11、氧气针孔产生示意4现场氧气针孔治理氧气针孔主要是由于非带电出槽过程干涉产生的,一旦发生,很难从材料上进行消除,只能通过设备改造或者工艺优化进行解决。4.1从工艺方面治理4.1.1出槽方式由非带电出槽改为带电出槽将电泳出槽方式由非带电出槽改为带电出槽,可以彻底消除氧气针孔(见图9。采用带电出槽时车身从刚开始出槽至全部出槽过程车身一直带电,不会产生负电位,与后车不会产生干涉。带电出槽虽然可以根除氧气针孔,但电泳漆膜可能会产生出槽斜纹,改造前要结合生产节拍进行论证试验。采用带电出槽,由于出槽过程车体部分仍浸在电泳槽液中,继续进行反应,造成后出槽车体膜厚偏厚,产生斜纹。针对节拍较快的生产线,出槽过程较

12、快,不会产生出槽斜纹;但对于节拍较慢的电泳线,带电出槽可能产生出槽斜纹。图9带电出槽示意4.1.2更改行李箱盖打开角度行李箱盖辅具设计时,尽量使行李箱盖离后车距离最远。条件允许的话,可以减小行李箱盖打开角度,减小行李箱盖与后车的间距。但调整过程应充分考虑行李箱盖内表面气袋问题,避免造成气袋恶化。4.2设备方面治理4.2.1增大车间距车间距越小,越容易干涉。通过增加车间距可以减轻阳极干涉。但对于已经投产的生产线,不太容易改造,只能从生产线设计时充分考虑车间距,降低后期改造成本。4.2.2滑橇支点设计注意事项多车型共线生产时,一般为了多个车型滑橇通用,一种滑橇上会添加多个车型的支点,造成部分车型车身比较靠前,与其他车型距离太近,产生干涉。因此,滑橇支点设计应考虑柔性化设计,尽可能使不同车型滑橇支点通用,使车身在滑橇中部,避免太靠前或太靠后。4.3材料参数控制材料方面虽然无法从根本上消